一种X波段宽带一体化脊波导缝隙天线阵列

本发明属于电磁场天线，具体涉及一种x波段宽带一体化脊波导缝隙天线阵列。

背景技术：

1、近年来，随着信息、电子、材料等技术的发展以及应用的需求，航天微波遥感技术得到了蓬勃发展和广泛应用。星载合成孔径雷达作为一种典型的微波遥感系统，通过发射宽带调频信号和脉冲压缩技术以及方位虚拟合成孔径技术实现距离向和方位向的高分辨率成像。其距离向分辨率由雷达信号带宽决定，要获得高分辨率的雷达图像，则系统带宽需要足够大。天线作为雷达的重要子系统之一，也需要有足够大的宽带。

2、波导缝隙天线功率容量大、辐射效率高，口径面场分布易控制，而且具有良好的机械强度和导热性能，满足空间环境中应用的诸多需求。为满足合成孔径雷达对系统带宽的需求，一般在波导宽边纵向开缝或窄边开倾斜缝来扩展带宽。同时，对于大型天线阵列，每个单元作为一个通道的设计会极大增加组件芯片的数量，大大增加布局难度和制作成本，因此可将大的阵列划分为小阵列，每个小阵列用功分器来馈电，实现结构高集成和一体化设计。这种设计会减少连接体的紧固环节，增加结构的紧凑型和承载的合理性，对制件的减重和高性能有直接的贡献，但仍存在馈电网络复杂、剖面高等问题，需对波导缝隙天线的馈电网络做进一步的优化。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种x波段宽带一体化脊波导缝隙天线阵列，采用三级功分网络实现对十六个波导辐射单元馈电，具有更高的集成度，可用带宽为9.2ghz-10.3 ghz，相对带宽为5.6%，剖面高度为21.8mm。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种x波段宽带一体化脊波导缝隙天线阵列，所述天线阵列包括由上至下层叠排列的脊波导八字形缝隙辐射单元阵列、三级功分器、同轴-波导转换结构和同轴线；其中：

4、所述脊波导八字形缝隙辐射单元阵列包括多个沿方位向呈1×n形式分布的辐射单元，每个辐射单元包括脊波导八字形缝隙，每个八字形缝隙包括沿方位向轴向对称的一对窄条形状的平行四边形缝隙，相邻的辐射单元的脊波导八字形缝隙开口朝向相反，前一辐射单元的脊波导八字形缝隙中窄条形状的平行四边形缝隙与方位向轴向夹角和后一辐射单元的脊波导八字形缝隙中窄条形状的平行四边形缝隙与方位向轴向夹角相加为180°；

5、所述三级功分器包括第一级功分器、第二级功分器和第三级功分器；

6、所述同轴-波导转换结构分别与三级功分器、同轴线相连，用于实现同轴轴线与三级功分器之间基模的转换，及阻抗的匹配。

7、进一步的，所述三级功分器级联构成一分十六功分器，通过一分十六功分器输出端口实现对十六个辐射单元馈电，其中：

8、第一级功分器为一分二波导功分器，输入端与同轴-波导转换结构相连接，输出端与第二级功分器的两个一分二功分器输入端连接，第二级功分器的两个输出端与第三级功分器的一分四功分器输入端连接，第三级功分器和第二级功分器、第二级功分器和第一级功分器均通过h型缝隙传输信号，四个第三级功分器平行分布，分别连接十六个辐射单元阵列。

9、进一步的，所述同轴-波导转换结构包括阶梯状的过渡匹配段。

10、本发明的有益效果在于：

11、本发明采用三级功分网络实现对十六个波导辐射单元馈电，馈电网络与辐射结构一体化，集成度高，结构更紧凑，有利于与空间有限的x波段收发模块进行集成；采用轻量化技术，整个天线阵列的壁厚仅为0.5mm，和传统缝隙天线阵列相比减重比例达到20%；所设计的天线阵列具备高增益，距离向主瓣带宽窄，副瓣电平低，辐射能量集中，波束指向性好。

技术特征：

1.一种x波段宽带一体化脊波导缝隙天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括由上至下层叠排列的脊波导八字形缝隙辐射单元阵列、三级功分器、同轴-波导转换结构和同轴线；其中：

2.根据权利要求1所述的一种x波段宽带一体化脊波导缝隙天线阵列，其特征在于，所述三级功分器级联构成一分十六功分器，通过一分十六功分器输出端口实现对十六个辐射单元馈电，其中：

3.根据权利要求1所述的一种x波段宽带一体化脊波导缝隙天线阵列，其特征在于，所述同轴-波导转换结构包括阶梯状的过渡匹配段。

技术总结本发明公开了一种X波段宽带一体化脊波导缝隙天线阵列，属于电磁场天线技术领域。包括由上至下层叠排列的脊波导八字形缝隙辐射单元阵列、三级功分器、同轴‑波导转换结构和同轴线；其中，所述脊波导八字形缝隙辐射单元阵列包括多个沿方位向呈1×N形式分布的辐射单元，每个辐射单元包括脊波导八字形缝隙，相邻的辐射单元的脊波导八字形缝隙开口朝向相反；所述三级功分器包括第一级功分器、第二级功分器和第三级功分器；所述同轴‑波导转换结构分别与三级功分器、同轴线相连，用于实现同轴轴线与三级功分器之间基模的转换，及阻抗的匹配。本发明馈电网络与辐射结构一体化，结构更紧凑，有利于与空间有限的X波段收发模块进行集成。技术研发人员：欧乃铭,孙福坤,王彦,吴贤,邓云凯受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/11/4